- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数.
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)是否存在实数k,使得函数f(x)的极大值等于3e-2?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
请考生在第(22)、(23)、(24)三题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题记分.作答时用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应的题号涂黑.
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为R.,
即 f‘(x)=-e-kx(kx-2)(x+1)(k<0).
令f'(x)=0,解得:x=-1或.
当k=-2时,f'(x)=2e2x(x+1)2≥0,故f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞).…(3分)
当-2<k<0时,f(x),f'(x)随x的变化情况如下:
所以,函数f(x)的单调递增区间是和(-1,+∞),单调递减区间是.…(5分)
当k<-2时,f(x),f'(x)随x的变化情况如下:
所以,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,-1)和,单调递减区间是.…(7分)
(Ⅱ)当k=-1时,f(x)的极大值等于3e-2.理由如下:
当k=-2时,f(x)无极大值.
当-2<k<0时,f(x)的极大值为,…(8分)
令,即,解得 k=-1或(舍).…(9分)
当k<-2时,f(x)的极大值为.…(10分)
因为 ek<e-2,,所以 .
因为 ,所以 f(x)的极大值不可能等于3e-2.
综上所述,当k=-1时,f(x)的极大值等于3e-2.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为R.,
即 f‘(x)=-e-kx(kx-2)(x+1)(k<0).
令f'(x)=0,解得:x=-1或.
当k=-2时,f'(x)=2e2x(x+1)2≥0,故f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞).…(3分)
当-2<k<0时,f(x),f'(x)随x的变化情况如下:
所以,函数f(x)的单调递增区间是和(-1,+∞),单调递减区间是.…(5分)
当k<-2时,f(x),f'(x)随x的变化情况如下:
所以,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,-1)和,单调递减区间是.…(7分)
(Ⅱ)当k=-1时,f(x)的极大值等于3e-2.理由如下:
当k=-2时,f(x)无极大值.
当-2<k<0时,f(x)的极大值为,…(8分)
令,即,解得 k=-1或(舍).…(9分)
当k<-2时,f(x)的极大值为.…(10分)
因为 ek<e-2,,所以 .
因为 ,所以 f(x)的极大值不可能等于3e-2.
综上所述,当k=-1时,f(x)的极大值等于3e-2.…(12分)
已知函数f(x)=.
(Ⅰ)若函数f(x)在区间[t,+∞)(t∈N+)上存在极值,求t的最大值;
(Ⅱ)设an=f(n)(n∈N*);
(1)问数列{an}中是否存在as=at(s≠t)?若存在,求出所有相等的两项;若不存在,请说明理由.
(2)若bn=(n+1)an,求证:<bn<
.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=,
由于函数f(x)在区间[t,+∞)(t∈N+)上存在极值,
令g(x)=1+-lnx=0,则方程g(x)=0在[t,+∞)(t∈N+)上有解.
g′(x)=--
<0,
∴g(x)在(0,+∞)上为减函数,
又g(3)=-ln3>0,g(4)=
-ln4<0;
∴函数g(x)的零点x=x0∈(3,4).
∵方程g(x)=0在[t,+∞)(t∈N+)上有解,
∴t≤3,
∴t的最大值为3.
(Ⅱ)an=f(n)=,
由(Ⅰ)可知,函数f(x)在(0,x0)单调递增,在(x0,+∞)单调递减.
又x0∈(3,4),
∴a1<a2<a3,a4>a5>a6>…;
∵a1=0,故没有项与之相等;
a2==
=a8;
a3=<
=a4;
a3=>
=a5;
故数列{an}中存在唯一相等的两项,即a2=a8=;
(2)证明:通过构造函数易证,
1-<lnx<x-1,(x>0);
1-<ln
<
-1(x>0,y>0),
<ln2-ln1<
,…
<lnn-ln(n-1)<
;
再叠加得+
+…+
<lnn<1+
+…+
.
即<bn<
.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=,
由于函数f(x)在区间[t,+∞)(t∈N+)上存在极值,
令g(x)=1+-lnx=0,则方程g(x)=0在[t,+∞)(t∈N+)上有解.
g′(x)=--
<0,
∴g(x)在(0,+∞)上为减函数,
又g(3)=-ln3>0,g(4)=
-ln4<0;
∴函数g(x)的零点x=x0∈(3,4).
∵方程g(x)=0在[t,+∞)(t∈N+)上有解,
∴t≤3,
∴t的最大值为3.
(Ⅱ)an=f(n)=,
由(Ⅰ)可知,函数f(x)在(0,x0)单调递增,在(x0,+∞)单调递减.
又x0∈(3,4),
∴a1<a2<a3,a4>a5>a6>…;
∵a1=0,故没有项与之相等;
a2==
=a8;
a3=<
=a4;
a3=>
=a5;
故数列{an}中存在唯一相等的两项,即a2=a8=;
(2)证明:通过构造函数易证,
1-<lnx<x-1,(x>0);
1-<ln
<
-1(x>0,y>0),
<ln2-ln1<
,…
<lnn-ln(n-1)<
;
再叠加得+
+…+
<lnn<1+
+…+
.
即<bn<
.
已知函数f(x)=x3+bx2-ax在x=1处有极小值-1.
(1)求a,b的值;
(2)求出函数f(x)的单调区间.
正确答案
解:(1)∵f′(x)=3x2+2bx-a,函数f(x)=x3+bx2-ax在x=1处有极小值-1,
∴f(1)=-1,f′(1)=0
∴1+b-a=-1,3+2b-a=0
解得a=1,b=-1
∴f(x)=x3-x2-x
(2)∵f′(x)=3x2-2x-1
∴由f′(x)=3x2-2x-1>0得x∈(-∞,-)∪(1,+∞)
由f′(x)=3x2-2x-1<0得x∈(-,1)
∴函数f(x)的单调增区间为:(-∞,-),(1,+∞),减区间为:(-
,1).
解析
解:(1)∵f′(x)=3x2+2bx-a,函数f(x)=x3+bx2-ax在x=1处有极小值-1,
∴f(1)=-1,f′(1)=0
∴1+b-a=-1,3+2b-a=0
解得a=1,b=-1
∴f(x)=x3-x2-x
(2)∵f′(x)=3x2-2x-1
∴由f′(x)=3x2-2x-1>0得x∈(-∞,-)∪(1,+∞)
由f′(x)=3x2-2x-1<0得x∈(-,1)
∴函数f(x)的单调增区间为:(-∞,-),(1,+∞),减区间为:(-
,1).
函数f(x)=(x∈R)( )
正确答案
解析
解:,
令f‘(x)=0,得x=±1.
x,f′(x),f(x)的变化如下表:
∴f(x)在(-∞,-1),(1,+∞)上递减,在(-1,1)上递增,
∴f(x)极小值=f(-1)=-2,f(x)极大值=f(1)=2,
又当x→∞时,f(x)→0,
故选A.
函数f(x)=x3+3x2+4x-a的极值点的个数是( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=3x2+6x+4=3(x+1)2+1>0,
则f(x)在R上是增函数,故不存在极值点.
故选C.
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